Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время вспомогательные операции заключительного этапа отделочного производства, включающие разбраковку, упаковку, транспортировку на склад готовой продукции, размещение рулонов ткани на складе и формирование партий для отгрузки потребителям, это самые неавтоматизированные и некомпьютеризированные элементы в технологической цепочке производства тканей, где заняты десятки человек, труд которых не удается четко и ритмично организовать, что приводит к значительным потерям времени, пропуску брака, искажению сопроводительной и оперативной отчетной документации.
Из сказанного следует, что из-за вспомогательных операций заключительный этап отделочного производства является неэффективным, требующим большого количества времени и трудовых ресурсов. В настоящее время не существует теоретически обоснованных алгоритмов и научных методик, позволяющих автоматизировать вспомогательные операции заключительного этапа отделочного производства и синтезировать единую систему управления этими операциями. Поэтому разработка теоретических основ, алгоритмов и моделей вспомогательных операций заключительного этапа отделочного производства, являющихся основой для их автоматизации и создания единой системы управления, является актуальной.
Целью работы является разработка теоретических основ, алгоритмов и моделей вспомогательных операций заключительного этапа отделочного производства и создания на их основе общей методологии управления этими операциями и общего для них управляющего комплекса.
Для создания единой автоматизированной системы управления заключительным этапом производства тканей требуется разработка методик и алгоритмов работы браковочного оборудования, формирователей партий для отгрузки потребителям, погрузочно-разгрузочного оборудования и теоретическое обоснование последовательности выполнения операций при транспортировании готовых рулонов ткани, формирования партий для отгрузки потребителям, выполнения погрузочно-разгрузочных операций и работы склада.
Для достижения поставленной цели в диссертации были решены задачи по разработке теоретических основ функционирования вспомогательных операций заключительного этапа отделочного производства, построения на их основе алгоритмов работы и создания моделей, реализующих предложенные алгоритмы. В ходе решения поставленных задач была разработана структура заключительного этапа производства тканей. На этапе разбраковки предложена методика и разработана структура системы снятия информации о пороках ткани с использованием цифровой камеры с ПЗС-матрицей, разработана программа определения вида дефекта, предложена структура упаковочной машины, предложена методика маркировки текстильных полотен. На этапе формирования транспортного потока разработана структура движения ткани от рабочего стола до пунктов формирования партий для отгрузки потребителям, выполнены теоретические исследования временных случайных функций перемещения рулонов ткани от браковочного стола до тележки формирователя партии или на склад, на основе полученных данных разработаны модели и проведено моделирование движения рулонов ткани. На этапе формирования партий для отгрузки потребителю предложены модели, позволяющие оценить время, затраченное на формирование произвольной партии. Для рациональной организации работы склада построена и экспериментально опробована модель, позволяющая прогнозировать выпуск ткани в зависимости от заказов потребителей, предложены алгоритмы, позволяющие выбрать наиболее рациональный режим работы погрузочно-разгрузочного оборудования, а также показаны пути использования результатов диссертационной работы для автоматизации заключительного этапа производства тканей.
На основании этого был разработан и прошел опытную эксплуатацию автоматизированный комплекс, управляющий вспомогательными операциями заключительного этапа отделочного производства.
Автор защищает:
Методику и алгоритм получения информации о пороках ткани в отделочном производстве.
Теоретические исследования времени прохождения рулона ткани от браковочного стола до отгрузки потребителю.
Модели движения рулонов ткани от браковочного стола до момента формирования партии и времени затрачиваемого на обслуживание рулона ткани формирователем партий.
Алгоритмы и модели рационального функционирования погрузочно-разгрузочного устройства и построение алгоритмов системы управления погрузочно-разгрузочными устройствами.
Модели работы склада, перспектив планирования и методику расчета оптимального выпуска ткани в зависимости от ее количества на складе.
Структуру системы управления вспомогательным оборудованием на заключительном этапе отделочного производства, как автоматизированную информационно-управляющую систему.
Методы исследований. При решении поставленных задач были использованы теория исследования операций, теория множеств, теория массового обслуживания, теория восстановления, теория вероятностей, теория автоматического управления, общая теория систем, теория графов. Также был применен феноменологический подход, методы линейного программирования, численные и экспериментальные методы, а также средства вычислительной техники. При моделировании были использованы: пакет SimEvents пакета Simulink среды MATLAB, пакет Simulink среды MATLAB, MATHCAD, SCADA-система TraceMode 6, база данных MySQL. Работа с базой данных осуществлялась на языке C++.
Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена путем математических доказательств, цифрового и имитационного моделирования и экспериментальных исследований, а также соответствия результатов моделирования и натурных экспериментов.
Научная новизна работы состоит в создании теоретических основ автоматизации основных операций заключительного этапа производства тканей, разработке методов разбраковки, формирования партий и создания моделей работы склада и погрузочно-разгрузочного оборудования, которые являются основой для создания автоматизированной системы управления заключительным отделом производства ткани, которая в создании комплекса математических, методологических и алгоритмических решений и определяется следующими положениями:
Предложена структура последовательного выполнения вспомогательных операций заключительного этапа отделочного производства.
Предложена методика разбраковки тканей с использованием цифровой камеры с ПЗС-матрицей.
Разработаны теоретические положения, описывающие движение ткани от браковочного стола до тележки формирователя партии.
Построена модель движения ткани от браковочного стола до тележки формирователя партии.
Разработаны теоретические основы и построена модель работы склада.
Построена модель, позволяющая оптимизировать работу погрузочно-разгрузочного оборудования.
Предложена методика рационализации управляющих программ погрузочно-разгрузочного оборудования.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработанные теоретические положения, методы, методики и алгоритмы функционирования вспомогательного оборудования заключительного этапа отделочного производства являются основой для автоматизации этого оборудования, которая, в свою очередь, позволяет создать и реализовать структуру информационно-управляющего комплекса, построенного на базе SCADA-системы. Разработанная SCADA-система разбраковки и формирования партий для отгрузки потребителям показала возможность использования SCADA для управления вспомогательным оборудованием заключительного этапа отделочного производства.
Созданы компьютерные программы в среде Matlab, CoDeSis, на языке C++ позволяющие реализовывать предлагаемые модели методам имитационного моделирования.
Разработанная программа определения типов пороков ткани позволяет определить наличие порока и классифицировать его вид.
Разработанные методы прогнозирования оптимального выпуска ткани показывают зависимость выпуска ткани типа k от ее запаса на складе.
Созданы и программно реализованы методы оценки формирования транспортного потока, которые позволяют оценить время движения произвольного рулона ткани от браковочного стола до тележки формирователя партий, и следовательно, дать оценку времени формирования партии.
Созданная модель работы склада обеспечивают контроль и управление дефицитом ткани заданного артикула.
Разработанная методика оптимального перемещения погрузочно-разгрузочного оборудования позволяет сократить время на загрузку-разгрузку готовых тканей.
В целом результаты диссертационной работы могут быть сведены в табл.1.
Результаты работы прошли апробацию на ООО «Швейная фабрика Новинка» г. Можга Удмуртская Республика и промышленно-складском объединении ООО «Маршал» г. Можга Удмуртская Республика. Большинство разработанных в диссертации алгоритмов и моделей используются в учебном процессе ВУЗа.
Табл.1
Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на 11 международных, 8 всероссийских конференциях. Среди них МНТК «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности. Текстиль 2008», МНТК «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности. Прогресс-2008», МНТК «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности. Текстиль 2009», Шестая ВСНСК Текстиль XXI века, М.,2007, МНТК «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности. Текстиль 2010» и др. Кроме того результаты работы обсуждались на Межвузовской НТК аспирантов и студентов «Молодые ученые –развитию текстильной и легкой промышленности» и Межвузовской НТК аспирантов и студентов «Молодые ученые –развитию текстильной и легкой промышленности», апрель 2009г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 печатных работ, в том числе 1 учебное пособие, 18 статей опубликованных в журналах ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 146 наименований, двух приложений, содержит 353 страницы основного текста, 163 рисунка и 24 таблицы.
